芯耀
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汽車行業(yè)的大批量的造芯（本文特指高性能SoC）運動應(yīng)該開始于2年前左右，現(xiàn)在正是這些造芯先鋒開始交作業(yè)的時候了，看到各家造芯的汽車企業(yè)，不但前沿產(chǎn)品布局更快速，而且科技領(lǐng)先宣傳的時候底氣十足，buff 疊滿，背后保不定補(bǔ)貼還拿的香香的。
那么作為汽車行業(yè)的公司，個人除了羨慕一番，腦袋里面肯定有一百個問號，高性能芯片美國不限制？造芯片是不是跟搞核彈那么尖端？供應(yīng)鏈完善么？我能不能做？要不要自研？所以，本文分享以下信息：
- 汽車行業(yè)造芯潮不怕美國限制？怎么造？哪些核心供應(yīng)鏈？造芯送分的Chiplet要不要自研？
希望能科普一下汽車造芯，能讓大家看懂汽車造芯運動，理解背后的邏輯，清楚明了的看待當(dāng)前汽車造芯現(xiàn)象。
1.汽車行業(yè) - 造芯潮
小鵬汽車最近推出的7nm 圖靈芯片40核處理器，30B最高可運行大模型參數(shù)，2個NPU自研神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理大腦，2個ISP，高達(dá)750TOPs的算力。蔚來今年年初上車的5nm NX9031 擁有超 500 億晶體管、32 核 CPU 架構(gòu)、615 K DMIPS、自研的高性能 ISP（6.5G Pixel/s、26bit 位寬），算力超過1000TOPs……小米集團(tuán)董事長雷軍也在5月發(fā)布 3nm自研手機(jī)芯片玄戒O1后表示，小米將很快研制汽車芯片。
理想汽車正積極推進(jìn)芯片自研工作，業(yè)內(nèi)預(yù)估理想的首款芯片馬赫100明年就要量產(chǎn)了。當(dāng)然，還有供應(yīng)商序列的Momenta也已經(jīng)流片成功，正在積極準(zhǔn)備上車中。此外，根據(jù)相關(guān)消息，其他中國汽車巨頭們，包括上汽、長安、長城、比亞迪和吉利正準(zhǔn)備推出配備100%自制芯片的車型，且至少有兩個品牌目標(biāo)最早在2026年開始量產(chǎn)。
汽車行業(yè)造芯片運動，超過10家新勢力和主流車企入局，確實熱門和紅火。
2.汽車行業(yè)造芯 - 不怕美國限制？
汽車行業(yè)自制芯片包括了3-7 nm的高性能SoC用于自動駕駛,這類芯片基本都叫做ASIC(application-specific integrated circuit),顧名思義就是專用芯片；24-48nm的MCU類邏輯控制芯片用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
總體來講，當(dāng)前中國汽車用對于24-48nm的MCU類芯片，他的供應(yīng)鏈主要我們之前文章介紹的歐美巨頭們，但目前，中國在這一塊從本土設(shè)計到本土制造全產(chǎn)業(yè)鏈打通，當(dāng)前國產(chǎn)MCU芯片應(yīng)用就是時間、成本、質(zhì)量，還有供應(yīng)鏈管理的綜合考量。而對于，高性能3-7 nm的高性能SoC主要用在智駕和智艙兩個方面，基本上靠我們老早文章中的供應(yīng)商。
而當(dāng)前國內(nèi)車企的造芯潮也圍繞這些芯片類型，但基本模式為設(shè)計公司設(shè)計+臺積電代工。對設(shè)計公司，沒錯和當(dāng)年國產(chǎn)車造車一樣設(shè)計公司來。根據(jù)，當(dāng)前美國法案，美國當(dāng)前對臺積電芯片制造的限制為最終封裝的芯片不超過300億晶體管數(shù)和沒使用HBM，兩個條件只要滿足一個，臺積電就可以流片。而國內(nèi)理想和小鵬等的自動駕駛芯片都沒有采用HBM。
所以當(dāng)前國內(nèi)在智能座艙和智能駕駛這種車端邊緣計算應(yīng)用芯片基本沒有問題。
3.汽車行業(yè)造芯 - 怎么造？
汽車造芯片和造汽車等工業(yè)制造流程一樣，遵循著規(guī)劃、需求定義、系統(tǒng)設(shè)計、驗證、集成、簽發(fā)、制造、測試、SOP、售后等流程。也可以用汽車開發(fā)流程Gateway 中G+數(shù)字閥來表達(dá)。G9 需求定義（Requirement Definition):
明確芯片的目標(biāo)應(yīng)用場景（例如本文講的自動駕駛芯片，主要處理攝像頭等圖形傳感器信息，輸出運動信息）
確定性能指標(biāo)（計算能力多少算力，多少Mac、功耗、接口等）
預(yù)估成本與開發(fā)周期
G8?系統(tǒng)設(shè)計（System Design）
構(gòu)建系統(tǒng)架構(gòu)（一般自動駕駛芯片主要是推理，基本包括 CPU、NPU AI加速器、內(nèi)存、等模塊的組織）
模塊劃分與功能分配
決定使用現(xiàn)有IP還是自研模塊，其實目前基本都購買IP，例如NPU IP、CPU IP、片內(nèi)通訊 NoC IP等等。
初步時序、功耗、面積（PPA）評估
G7 邏輯驗證（Logic Verification），這個有點像汽車制造做的虛擬驗證，使用例如EDA（Electronic Design Automation）中仿真工具，編寫驗證計劃和測試用例等。
G6?綜合集成（Synthesis），將設(shè)計邏輯翻譯成一張門電路，輸出：門級網(wǎng)表（Gate-level netlist） 這個網(wǎng)表就像一張電路藍(lán)圖，是后續(xù)物理布局的基礎(chǔ)，類似于造車的油泥模型和總體布置完成。
G5 物理設(shè)計（Physical Design）,這一步根據(jù)電路的時序，信號串?dāng)_、噪聲等規(guī)則來布置物理的線路，并驗證完成，類似于造車的數(shù)模完成。
G4?簽核（Sign-off）類似于造車的設(shè)計凍結(jié)，功能、性能、能耗、等確認(rèn)完成，交付工廠進(jìn)行試制。
G3?制造封裝（Manufacturing & Packaging）
與晶圓廠合作流片
選擇封裝形式（FCBGA, QFN等）
封裝熱/信號完整性分析
封裝樣品驗證
G2?測試（Testing）,最后來確定，芯片良率評估功能驗證、邊界條件測試等。
G1 出貨（Shipment）,進(jìn)行生產(chǎn)管控與良率優(yōu)化，提供數(shù)據(jù)手冊和文檔，與客戶確認(rèn)最終版本，芯片發(fā)貨至客戶或集成商。
G0 最后客戶支持，軟件支持，操作系統(tǒng)移植，應(yīng)用接口支持，甚至最后合成PCB板進(jìn)行評估，生產(chǎn)實際應(yīng)用驗證等。
有了流程，芯片制造跟汽車制造類似，按著流程來，芯片就出來了。
但，汽車芯片和汽車制造一樣，也是由零部件和服務(wù)供應(yīng)鏈支持完成的。
4.汽車行業(yè)造芯 - 哪些核心供應(yīng)鏈？
現(xiàn)代智能電動汽車有一萬多個零部件，設(shè)計驗證工具服務(wù)供應(yīng)商也不計其數(shù)，芯片制造顯然沒有這么多。
汽車芯片制造核心供應(yīng)商類型有：
芯片設(shè)計咨詢公司，芯片設(shè)計公司猶如多年前的汽車設(shè)計公司龍創(chuàng)此類，沒錯創(chuàng)始人就是做出比亞迪F3,長城哈佛H6以及現(xiàn)在小米的胡崢楠，當(dāng)前汽車造芯的設(shè)計公司大贏家有日本的索喜Socionext，還有最近傳言流片2nm芯片的臺灣AIchip世芯電子，還有最近發(fā)布定制AI芯片（更多偏云端）戰(zhàn)略的Marvell，國內(nèi)還有此類公司歡迎留言告知。
芯片 IP公司，例如CPU、GPU、NoC等IP,他們類似于汽車發(fā)動機(jī)，電池，電機(jī)類的核心決定了芯片的算力，能耗等大致性能。鼎鼎大名的 IP 公司有Arm、Synopsys等。
芯片工具鏈公司，例如Cadence 的EDA等。
制造封裝公司，鼎鼎大名的就是TSMC臺積電，目前3-7nm的高性能汽車自動駕駛芯片基本上都是臺積電代工。目前國內(nèi)也有中芯國際SMIC，但目前高性能汽車自動駕駛芯片基本上還是臺積電,還有不少封裝廠本文不一一列舉。
具體供應(yīng)鏈也可以點擊我們之前文章《汽車行業(yè)造芯大賽 - 芯片設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)鏈101》了解。
汽車芯片由于供應(yīng)鏈較短，所以現(xiàn)在的芯片設(shè)計咨詢公司應(yīng)該算是全包了，類似于中國汽車剛開始的設(shè)計外包公司龍創(chuàng)，從芯片定位到設(shè)計到供應(yīng)商選型全部都干了。
當(dāng)前汽車造芯的大贏家日本的索喜Socionext就類似于當(dāng)年的龍創(chuàng)，現(xiàn)在蔚小理的自研芯片背后都有這家公司的身影。
5.汽車行業(yè)造芯 - Chiplet降低門檻
自動駕駛的SoC處理器，由于高性能，需要先進(jìn)的硅基節(jié)點制程、高性能計算能力、AI/ML 算法、高速 SERDES 輸入輸出、擴(kuò)展內(nèi)存集成，并將所有這些功能集成到緊湊的封裝中。
這些需求也反映在 AI/ML 封裝解決方案中，同樣受到處理速度、低延遲和帶寬的驅(qū)動。
所以，一直是巨頭和長期深耕這個領(lǐng)域的芯片玩家才能做。
但是，異構(gòu)封裝技術(shù)的出現(xiàn)使產(chǎn)品架構(gòu)能夠優(yōu)化性能、降低成本并縮短產(chǎn)品上市時間，改變了這種超大巨頭才能玩的游戲規(guī)則。
所以，目前基本自研的自動駕駛SoC處理器都會采用Chiplet方案，Chiplet 的概念將單片芯片分解成更小、更易于管理的部件，然后用低功耗、低延遲和高帶寬的互連和 3D 堆疊技術(shù)，可以實現(xiàn)與單片芯片相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)級封裝 (SIP) 性能。
具體Chiplet 101介紹可以點擊《中國智能汽車芯片的新希望 - Chiplet》了解。在汽車計算領(lǐng)域，Chiplet 正受到廣泛關(guān)注和重視，原因如下：
總體芯片可以采用異構(gòu)制造架構(gòu)，其中一些 Chiplet 是內(nèi)部設(shè)計的，而另一些則是采購的。
Chiplet芯片技術(shù)通過使用預(yù)先存在的芯片，實現(xiàn)了更短、更簡單的 IC 設(shè)計周期，減少了對尖端制造的依賴，并提高了快速變化的汽車行業(yè)的上市時間和靈活性。
靈活地為 IP 選擇最佳制程——特別是對于不需要位于“核心”制程的 SerDes I/O、RF 和模擬 IP。
通過在不同的設(shè)計中重復(fù)使用相同的功能塊、以模塊化方式集成它們以及僅購買已知良好的芯片 (KGD)，芯片可以節(jié)省成本。小尺寸的芯片提高了產(chǎn)量彈性。
當(dāng)需要徹底更換 SoC 進(jìn)行升級/調(diào)試時，可以隔離并更換故障的 Chiplet，同時保留架構(gòu)的其余部分。這也意味著 Chiplet 封裝具有部分功能，可以在一定程度上被利用。Chiplet讓造高性能芯片SoC成為，自選式配置、可以降低成本、降低上市時間，現(xiàn)在國內(nèi)還有完整的設(shè)計和供應(yīng)鏈體系，那么汽車行業(yè)要不要造芯就變成了公司的選擇題。5.汽車行業(yè)造芯 - 要不要自研？
通過上面的科普可以看到，中國汽車行業(yè)的造芯運動，從技術(shù)，供應(yīng)鏈的可獲取度，都不是問題，所以它不是一個能不能的問題，而是一個要不要的問題。
首先，公司成立的目的是盈利，那么這個盈利在不同階段有不同的意思。
初創(chuàng)公司需要給股東創(chuàng)造未來盈利的預(yù)期，可以獲得股東源源不斷的投入。
成熟公司需要消費者買單并且盈利，可以獲得消費者源源不斷的訂單收入。
對于蔚來小鵬理想這類公司來講，智能汽車時代，他們急需要樹立科技 AI等與傳統(tǒng)勢力的差異化，外加提前布局趨勢，給股東創(chuàng)造盈利的預(yù)期。所以，新勢力他們不但要造芯片，還需要聲勢浩大的造，因為這不但是一個戰(zhàn)略還是一個巨大的廣告，而且保不定還能拿補(bǔ)貼。對于傳統(tǒng)勢力來講，過去跟風(fēng)新勢力自研自動駕駛，從廣汽上汽的各種內(nèi)部團(tuán)隊到奇瑞的大卓、長城的毫末和大眾的CARIAD等等，基本上無一成功。反倒，上汽、豐田、奔馳、通用投資的Momenta和大眾收購小鵬股份不但可以為其所用還可以股權(quán)盈利。所以，自研造芯片這個事情對于上汽、長安、長城、比亞迪等傳統(tǒng)勢力來講，著著實實的需要算一筆投入產(chǎn)出賬，盤一出長遠(yuǎn)戰(zhàn)略思考，最重要的是還需要考慮當(dāng)前組織文化是不是能做成功。
參考文章以及圖片
索喜Socionext 2025年以及戰(zhàn)略增長計劃 pdf.
車輪上的芯片：自動駕駛汽車整體芯片解決方案評論pdf
汽車自動駕駛芯片開發(fā)流程pdf
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